Correlacion De Chen

TEMA 5. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN CON CAMBIO DE ESTADO. EBULLICIÓN DE LÍQUIDOS CONTENIDOS DEL TEMA 5.1 Ebullición sobre superficies sumergidas. Ebullición nucleada. Ebullición en película. 5.2 Ebullición en el interior de tubos. (Ebulición convectiva)

TEMA 5. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN CON CAMBIO DE ESTADO. EBULLICIÓN DE LÍQUIDOS

Objetivos
La finalidad de este tema escomprender el fenómeno de ebullición. Conocer los distintos regímenes de ebullición de líquidos y aprender a evaluar el flujo de calor que se transmite en el seno de un líquido en ebullición Al finalizar este tema, el alumno será capaz de: 1. Evaluar el flujo de calor que se transmite en un líquido en ebullición 2.Evaluar el flujo de calor crítico en ebullición nucleada calcular el coeficienteindividual de transmisión de calor en un líquido en ebullición 3. Explicar el significado de términos como: ebullición nucleada, ebullición en película, grado de humectación de una superficie, flujo anular, flujo de neblina, flujo de calor crítico.

TEMA 5. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN CON CAMBIO DE ESTADO. EBULLICIÓN DE LÍQUIDOS Características Opera con elevados flujos de calor en procesoscomo: ·generación de vapor ·evaporación ·procesos de separación con agente energético (destilación) ·refrigeración de reactores químicos con líqs. en ebullición T.Q por ebullición = f ( características superficiales, tensión superficial, λ, P, ρ, props. del vapor) → Gran número de variables implicadas

TEMA 5. TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN CON CAMBIO DE ESTADO. EBULLICIÓN DE LÍQUIDOS
Enplantas de proceso, los líquidos ebullen:

Sobre superficies sumergidas (puede utilizarse agitación
mecánica)

En el interior de tubos verticales (el líquido puede impulsarse
a los tubos por una bomba) Formación de burbujas y después fase vapor por encima de la interfase líquida (En tubos horizontales: estratificación)
Gas Liquido

5.1.Ebullición sobre superficie sumergidas Descripciónfísica del proceso: Superficie de calentamiento (placa o alambre) sumergida en un recipiente lleno de agua a T de saturación sin agitación externa (Agua hirviendo en un calentador )

T saturación

T pared

q

A medida que aumentamos la temperatura de la superficie de calefacción T pared muy próximo T a ebullición ·Convección natural (en la masa de Líq) Líquido sobrecalentado asciende yvaporiza en la superficie libre
Vaporización en superficie

Convección pura

Aumentando la T de pared: 1) Comienzo de la ebullición: Formación de burbujas de gas en la superficie de la pared (localizado en imperfecciones, rugosidades)

Inicio de la ebullición

Régimen de burbujas individuales

Aumentando la T de pared: 2) Aumenta el número de burbujas formado Las burbujas se agreganformando columnas que vapor
Régimen de glóbulos y burbujas

3) Aumenta el número y tamaño de las columnas Agregación de columnas Finalmente se produce una capa de vapor que cubre toda la superficie de la pared
Ebullición en película estable

Si medimos el flujo de calor a través de la pared en función de la temperatura de la pared:
Inicio de la ebullición Ebullición Ebullición Convecciónnucleada de pura transición
1 2 3 4

Ebullición pelicular estable
5

Qmax

Flujo de calor

Q (W/m2)
Qmin

∆Tx (ºC)
Temperatura pared – temperatura satuuración

Normalmente no se puede controlar q y ∆T simultáneamente -Si se controla Q (Ej: resistencia eléctrica)
Ebullición Ebullición Convección nucleada de pura transición
1 2 3 4

Ebullición pelicular estable
5

Q (W/m2)Aumento súbito de la T de pared (posibilidad de que se queme la resistencia)

∆Tx (ºC)

-Si se controla T (Ej: calor suministrado por condensación de un vapor)
Ebullición Ebullición Convección nucleada de pura transición
1 2 3 4

Ebullición pelicular estable
5

Q (W/m2)

Bajada brusca del calor disipado al superar el punto de Qmax

∆Tx (ºC)

Condiciones para la ebullición: Para...